Понятие о микроорганизмах, классификация и значение в сельском хозяйстве и промышленности

    Содержание  

    1. Структура и функции растительной  клетки …………………………… 3

    2. Понятие, виды и значение витаминов  …………………………………. 8

    3. Лист, как орган фотосинтеза …………………………………………... 10

    4. Влияние на растение избытка  влаги ………………………………….. 14

    5. Понятие о микроорганизмах, классификация и значение в сельском хозяйстве и промышленности ………………………………………………… 17 

    Список  литературы ……………………………………………………….. 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1. Структура и функции  растительной клетки.

    Клетка  — основная структурная единица одноклеточных, колониальных и многоклеточных растений. Единственная клетка одноклеточного организма универсальна, она выполняет все функции, необходимые для обеспечения жизни и размножения. Форма ее обычно близка к шаровидной или яйцевидной. У многоклеточных организмов клетки чрезвычайно разнообразны по размеру, форме и внутреннему строению. Это разнообразие связано с разделением функций, выполняемых клетками в организме.

    Клетки  зародыша однородны, они имеют призматическую форму, создающуюся в процессе взаимного давления. По мере дифференциации клеток во взрослом растении их формы становятся многообразнее: кубическая, звездчатая и т. д. Часто форма клеток столь сложна, что не поддается геометрическому определению. Многообразие форм сводят к двум основным типам клеток: паренхимным и прозенхимным (рис. 1). 

Рис. 1. Растительные клетки:

а,б  — паренхимные; в — прозенхимные; 1 — ядро с ядрышками; 2—цитоплазма; 3 — вакуоль; 4 — клеточная стенка 

    Паренхимные клетки — изодиаметрические многогранники, обычно четырнадцатигранники, у которых восемь граней — шестиугольники, а шесть — четырехугольники; диаметр их примерно одинаков во всех направлениях, длина не более чем в 2...3 раза превышает ширину.

    Средняя величина клеток растений 10...1000 мкм. Наиболее крупные паренхимные клетки те, в которых откладываются запасы питательных веществ. Клетки плодов арбуза, лимона, томатов видны невооруженным глазом. Их величина достигает нескольких миллиметров.

    Прозенхимные  клетки — вытянутые, длина их превышает ширину и толщину в 5, 6, 10, 100 раз и более. Они значительно крупнее клеток паренхимы; например, волосок хлопчатника достигает длины 1...6см, волоконце льна —0,2...4 см, однако поперечник этих клеток микроскопически мал, большей частью 50...100 мкм.

    Несмотря  на огромное разнообразие, клетки растений характеризуются общностью строения — это клетки эукарио-тические, имеющие оформленное ядро (рис. 2). От клеток других эукариот — животных и грибов их отличают следующие особенности: наличие пластид; целлюлозопектиновая жесткая клеточная стенка кнаружи от цитоплазматической мембраны, окружающей любую клетку; хорошо развитая система вакуолей; отсутствие центриолей при делении.

    У молодых, вновь образовавшихся клеток полость заполнена густой цитоплазмой. Многочисленные очень мелкие вакуоли слабо заметны, стенка клетки тонкая. Постепенно накапливается клеточный сок, число вакуолей уменьшается, а их объем увеличивается. Ядро окружено цитоплазматическим мешком, который тяжами соединен с постенным слоем цитоплазмы. В полностью сформированных старых клетках ядро оттеснено в постенный слой цитоплазмы, почти вся полость клеток занята крупной центральной вакуолью. Площадь клеточной стенки и ее толщина увеличились. Такой рост клеток и изменения в них показывают, что цитоплазма и ядро составляют ее живое содержимое — протопласт, а клеточная стенка и клеточный сок являются производными протопласта, продуктами его жизнедеятельности. От клеточного сока протопласт отделен мембраной, которая называется тонопластом, от клеточной стенки — другой мембраной — плазмалеммой. Протопласт состоит из двух структурных систем — цитоплазмы и ядра. В протопласте осуществляются все основные процессы обмена веществ.

    Химический  состав протопласта очень сложен и постоянно изменяется. Каждая клетка характеризуется своим химическим составом в зависимости от физиологических функций, поэтому обычно устанавливают суммарный состав протопласта. В состав протопласта входят элементы, из которых построены и вещества неживой природы. Элементарный состав его характеризуется высоким содержанием углерода, водорода, кислорода и азота.

    Для протопласта характерно большое  содержание воды, которая составляет 60...90 % его массы. В воде растворено большинство веществ. Водная среда необходима для прохождения многих реакций. Вода находится в связанном состоянии с другими веществами, прежде всего с белками. Благодаря высокой теплоемкости она предохраняет протопласт от резких колебаний температуры. Основными соединениями, образующими протопласт, кроме воды являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы.

    Белки — биополимеры, состоящие из мономеров — аминокислот. На долю белков приходится около 40...50 % сухой массы протопласта. Основная масса органических веществ клетки — это молекулы белков, самые крупные, сложные и разнообразные в протопласте. Каждая молекула белка состоит из тысячи атомов. Белки содержат углерод, водород, кислород, азот, а также серу и фосфор. Из известных 40 аминокислот 20 входят в состав белков. Поскольку каждый белок содержит сотни аминокислотных молекул, соединенных в различном порядке и соотношениях, многообразие белковых молекул почти бесконечно.

    Белки, состоящие только из аминокислот, называются простыми. Простые белки — протеины — обычно откладываются в клетке в качестве запасных.

    Сложные белки — протеиды — образуются в результате соединения простых белков с углеводами (глюкопротеиды), жирными кислотами (липопротеиды), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды). Протеиды входят в состав цитоплазмы и ядра и, следовательно, являются конституционными белками. Белковую природу имеет большинство ферментов, определяющих и регулирующих все жизненные процессы в клетке.

    Нуклеиновые кислоты — вторая важнейшая группа биополимеров протопласта. Хотя содержание их не превышает 1...2 % массы протопласта, но роль огромна. Нуклеиновые кислоты — вещества, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации. Молекулы нуклеиновых кислот — это очень длинные линейные цепи, состоящие из мономеров, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид содержит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (пентозу) и фосфорную кислоту.

    Одноцепочечная  молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК) состоит из 4...6 тыс. нуклеотидов. Нуклеотиды построены из сахара рибозы, фосфорной кислоты и четырех  типов азотистых оснований: аденина (А), гуанина (Г), урацила (У) и цитозина (Ц).

    Молекула  ДНК состоит из двух комплементарных  цепей. ДНК также содержит фосфорную  кислоту, аденин, гуанин и цитозин, но урацил заменен тимином (Т), а рибоза — дезоксирибозой. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль, длина которой очень велика. Она достигает нескольких десятков и даже сотен микрометров и в сотни и тысячи раз больше самой крупной белковой молекулы. Молекулы ДНК состоят из 10...25 тыс. отдельных нуклеотидов.

    Структура молекулы ДНК была установлена в 1953 г. Д. Уотсоном и Ф. Криком, которые доказали, что двойная спираль ДНК способна нести в себе генетическую информацию и точно воспроизводиться. Это одно из самых замечательных открытий в биологии XX в., позволившее объяснить механизм наследственности. Оно дало мощный толчок развитию молекулярной биологии. Основное количество ДНК содержится в ядре. РНК находится как в ядре, так и в цитоплазме.

    Липиды  — жироподобные вещества, разнообразные по строению и функциям. Простые липиды — жиры, воски — состоят из остатков жирных кислот и спиртов. Сложные липиды — комплексы липидов с белками (липопротеиды), ортофосфорной кислотой (фосфолипиды), сахарами (гликолипиды). Обычно они содержатся в количестве 2...3 %. Играют важную роль как структурные компоненты мембран, влияющие на их проницаемость, и как вещества энергетического резерва, использующиеся для образования АТФ. Большинство липидов — поверхностно-активные вещества, что определяется наличием в молекуле длинного неполярного (не несущего электрического заряда) хвоста и полярной (электрически заряженной) головки. Хвосты — это гидрофобные углеводородные цепи, остатки жирных кислот. Головки имеют самое разнообразное строение. Наиболее часто это группы — СООН, —ОН, —NH₂ и др. Липиды плохо растворяются в воде (мешают неполярные хвосты) и в масле (мешают полярные головки).

    Углеводы входят в состав протопласта в виде моносахаридов (глюкоза и фруктоза — С₆Н₁₂О₆), дисахаридов (сахароза, мальтоза и др. — С₁₂Н₂₂О₁₁), полисахаридов (крахмал, гликоген — (С₆Н₁₀О₅)n и др.]. Моносахариды — первичные продукты фотосинтеза, используются далее для биосинтеза полисахаридов, аминокислот, жирных кислот и др. Полисахариды запасаются как энергетический резерв с последующим расщеплением освобождающихся моносахаридов в процессах брожения или дыхания. Гидрофильные полисахариды поддерживают водный баланс клеток.

    В состав протопласта входит обычно 2...6 % неорганических веществ (в виде ионов), а также другие органические соединения.

    Белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы синтезируются самим протопластом.

    Физико-химическое состояние протопласта — протопласт представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из жидкой дисперсионной среды, в которой находятся твердые частицы размером 0,001...0,1 мм, — дисперсная фаза. В протопласте дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой — крупные молекулы органических веществ или группы молекул.

    Частицы в коллоидном растворе обычно имеют  одноименный заряд и поэтому  отталкиваются друг от друга, это  удерживает их в диспергированном (рассеянном) состоянии. Каждая из частиц окружена соединенными с нею молекулами воды. Такое состояние коллоида носит название золя — системы с преобладанием дисперсионной среды.

    При потере электрического заряда коллоидные частицы слипаются. Частичная потеря зарядов и воды ведет к переходу в состояние геля, в котором преобладает дисперсная фаза. Способность переходить из жидкого состояния золя в полутвердое состояние геля играет важную роль в существовании протопласта. Он многократно переходит из золя в гель и обратно, это одно из проявлений его живого состояния. При повышении температуры выше критической или добавлении некоторых химических веществ протопласт необратимо переходит в состояние геля, т. е. коагулирует (свертывается). Клетка при этом погибает. Огромная поверхность коллоидных частиц создает благоприятные условия для быстрого осуществления множества реакций. 
 

    2. Понятие, виды  и значение витаминов.

    Витамины  — коферменты, обеспечивающие взаимодействие фермента и субстрата, который он катализирует. Соединения различной химической природы участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах. Витамины необходимы всем живым клеткам, но только растения создают их сами. Еще в 1880 г. Н. И. Лунин установил, что животным и человеку жизненно необходимы особые вещества, содержащиеся в растениях. В 1911 г. К. Функ назвал их витаминами — веществами, дающими жизнь. Подавляющее большинство витаминов не синтезируется в организме человека, а поступает с растительной и животной пищей. Если витаминов поступает недостаточно, развиваются патологические состояния (гипо- и авитаминозы). Известно около 40 витаминов. Их принято обозначать большими буквами латинского алфавита: А, В, С, D, Е и т. д. Различают две группы витаминов: растворимые в жирах (A, D, Е) и растворимые в воде (В, С, РР и др.). Первые накапливаются в клеточном соке, вторые—в цитоплазме.

    Витамин А состоит из половины молекулы каротина. Участвует в окислительно-восстановительных реакциях. У животных стимулирует рост молодняка, удои. Больше всего его содержится в листовых овощах, моркови, томате, перце.

    Витамин D (кальциферол). У животных регулирует кальциевый и фосфорный обмены. У растений встречается в виде провитамина D — эргостерина, находящегося в листьях, корнях и плодах.

    Витамин Е (ά-токоферол). Недостаток этого витамина в организме приводит к нарушению белкового, липидного и углеводного обменов. Является антиокислителем липидов. Много его в зародышах семян хлопчатника, пшеницы, в зелени петрушки и др.

    Витамин К (филлохинон). У животных регулирует свертывание крови, а у растений — фосфорилироваиие в процессах дыхания и фотосинтеза. Много его в зеленых частях растений.